[发明专利]一种利用高分辨遥感影像计算交通主干道路路面面积的方法

说明书

本发明公开了一种利用高分辨率遥感影像计算交通主干道路路面面积的方法，首先对GF‑2遥感影像进行切割，对部分切割后图像提取路面位置并进行人工标注，构造语义分割训练集及测试集。利用FCN‑8s网络及训练数据构造道路路面分割模型。利用模型对全部高分影像进行分割，最后基于分割结果计算路面面积。利用本发明方法可以实现对交通主干道路路面面积的计算，有效评估城市道路面积率，为评判交通安全与土地利用是否合理提供帮助。

技术领域

本发明涉及时空遥感、城市道路、语义分割技术，具体涉及一种利用高分辨遥感影像计算交通主干道路路面面积的方法。

背景技术

城市道路面积率是反映城市建成区内城市道路拥有量的重要经济技术指标。道路面积率提高不但意味着增加道路投资，更意味着使本来就紧张的居住区活动用地进一步受到挤压。与大中城市相比，小城市道路系统明显地具有等级低、密度大、自由式道路多的特点，交通流量较小，交通结构中机动车交通流量比重较低，步行及非机动车交通流量比重较高。对居住区路网形式的选择，一定程度上是在交通安全与土地利用的合理性之间寻找平衡点。

为此，本专利提出一种利用高分辨遥感影像计算交通主干道路路面面积的方法。该方法基于FCN-8s网络对路面分割样本数据集进行语义分割，构建路面分割模型，基于分割后数据集进行路面面积计算，实现对交通主干道路路面面积的估算。该发明助力城市道路面积率的测算，有效评估城市道路面积率，为评判交通安全与土地利用是否合理提供帮助。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提出一种利用高分辨遥感影像计算交通主干道路路面面积的方法，实现对交通主干道路路面面积的估算，助力城市道路面积率的测算，为促进城市交通安全与土地利用间的合理性评估提供决策支撑。

本发明的技术解决方案为：一种利用高分辨遥感影像计算交通主干道路路面面积的方法，首先获取GF-2遥感数据，对数据进行存储和预处理。然后基于FCN-8s网络对路面分割样本数据集进行语义分割，构建路面分割模型；基于路面分割模型对全部路面遥感影像数据集进行分割，构建路面面积估算数据集。最后根据分割后的全部路面灰度图计算路面面积估算数据集整体像素点数，再结合卫星单分辨率获取整体路面面积。其具体步骤如下：

(1)获取GF-2遥感数据，对数据进行存储和预处理。

步骤(1)中，对于获取的GF-2遥感数据，采用标准数据结构进行数据规约。

进一步，对GF-2遥感数据进行高效存储。既可以采用关系型数据库，通过结构化方式，也可以采用NoSQL数据库，通过非结构化方式，进行数据的逻辑存储与管理；既可以采用集中式高性能存储设备，也可以采用分布式集群方式进行建筑物遥感影像数据的物理存储与优化。

更进一步，对道路遥感影像数据进行预处理，具体步骤包括：

(a)图像切割。将原始高分辨率道路遥感影像切割为512*512像素的图像。

(b)图像过滤。将(a)中原始数据过滤掉无道路、道路大量被遮挡的影像，自此原始路面样本数据库构建完成。

(c)人工勾画路面样本数据集路面矢量。利用PhotoShop软件打开样本图像，人工勾画路面矢量，勾画后的矢量图保存为PNG格式，作为样本标签数据。将标签数据图像与原始数据图像一一对应，命名相同，样本标签数据和原始数据初步构成路面样本数据库。

(d)图片分类。将步骤(c)获取的路面样本数据库中样本和样本标签一一对应按7:3的比例分为测试集train和验证集val。

(2)对步骤(1)中获取的路面样本数据集进行道路语义分割，构建路面分割模型，具体步骤包括：